一种铅酸蓄电池板栅材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铅酸蓄电池板栅材料及其制备方法，属于合金材料技术领域，所述板栅材料包括以下重量百分比的原料：Sn0.7％

【技术实现步骤摘要】
一种铅酸蓄电池板栅材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金材料
，具体涉及一种铅酸蓄电池板栅材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为传导电流和支撑活性物质的板栅材料，其性能与铅酸蓄电池性能息息相关。板栅材料性能受到板栅材料成分、板栅材料铸造条件的影响。目前，铅酸蓄电池行业中广泛使用的板栅材料主要是Pb
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Sb合金和Pb
‑
Ca合金。Pb
‑
Sb合金容易热裂，韧性较差，使得蓄电池耐腐蚀性能差、循环浅、寿命短。Pb
‑
Ca合金板栅材料制成的蓄电池没有酸气泄露，有良好的密封性，析气量更小，自放电更低，比低Sb合金析氢过电位高，能使可能析出的气体得到抑制，在板栅和活物质界面生成高电阻层，即硫酸钙，容易引起电池容量早期衰减。
[0003]含Sn、稀土等元素的多元Pb
‑
Ca合金表现出良好的循环性能而且耐腐蚀性能强。但是，Sn的添加量须不宜过高，因为Sn含量过高会导致过量的Sn溶解形成Sn
2+
，增加电池的自放电，还会导致板栅合金晶粒粗大诱发腐蚀。而高温环境下板栅合金会产生过时效，板栅变软生长，耐蚀性能变差，寿命缩短。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铅酸蓄电池板栅材料及其制备方法，解决以下技术问题：提升铅酸蓄电池板栅材料耐蚀性能及显微硬度，解决高温使用过时效问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种铅酸蓄电池板栅材料，包括如下重量百分比的原料：
[0007][0008]余量为Pb。
[0009]作为本专利技术进一步的方案，Sn的重量百分比大于9倍Ca的重量百分比。Pb
‑
Ca合金中Sn的存在，改善板栅和活性物质界面性能，形成可导电的PbSnOx，防止形成PbOy(1<y<1.5)的阻挡层，引起早期容量下降。超过9倍Ca的Sn才能有效地阻止阻挡层的作用。
[0010]作为本专利技术进一步的方案，铅酸蓄电池板栅材料原料Sn、Ca、Al、Yb和Pb元素纯度均在99.99％以上。
[0011]作为本专利技术进一步的方案，所述原料Sn、Ca、Al、Yb和Pb的粒度为50μm
‑
170μm。
[0012]作为本专利技术进一步的方案，所述铅酸蓄电池板栅材料的制备方法包括如下步骤：
[0013]步骤一、将燃气炉预热至500
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600℃；
[0014]步骤二、将原料Pb、Sn、Ca、Al和Yb按重量百分比投料至燃气炉，以200
‑
400r/min的转速搅拌10
‑
20min，得到成分均匀的合金液；
[0015]步骤三、将合金液通过重力浇铸法进行样品浇铸，得到板栅材料。
[0016]作为本专利技术进一步的方案，所述重力浇铸法为顶注式重力浇铸法，顶注式重力浇铸法热分布较合理，有利于顺序凝固，可减少金属液的消耗，得到的板栅机械强度高，尺寸稳定，耐腐蚀，循环寿命长。
[0017]作为本专利技术进一步的方案，所述顶注式重力浇铸法包括如下步骤：制芯、浇注、震砂、锯浇冒口、试漏、热处理。
[0018]作为本专利技术进一步的方案，所述顶注式重力浇铸法浇注温度：680℃
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700℃，浇注时间17
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20s，保温时间：170
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200s。合金液温度过高时，合金液表面会浮有一层黄色粉末状干渣，并夹杂一些合金液，称为高温氧化渣，主要成分为CaO，这层渣随时间延长而变厚，是由于钙的高温氧化造成的。浇铸温度过低时，合金液表面会出现一层粘稠状的银白色湿渣，称为低温析出渣，其主要成分为Al、Pb3Ca及少量的CaO、Al2O3，若合金液温度过低，这层渣也会越来越多，浮在合金液上，而且比氧化渣要多的多，这主要是由于低温导致Al和Pb3Ca的析出造成的。
[0019]作为本专利技术进一步的方案，所述热处理温度300℃，热处理时间20
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30min。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术通过添加适量的Sn可有效提高Pb
‑
Ca合金的机械性能和电化学性能，抑制硫酸电解液中氧气在Pb板栅上的析出，抑制PbO2的生长，减少合金板栅材料的腐蚀，提高自身的耐腐蚀性。稀土元素Yb降低Pb
‑
Ca合金与活性物质的结合膜电阻，提高了电池的充电接受能力，阻止电池充放电过程中的容量衰减，延长电池的循环寿命。Yb可与Ca，Sn形成(Sn，Yb)3Ca金属间化合物，加速板栅合金时效，尤其是在高温环境使用过程中，防止出现“过时效”现象。同时Yb元素具有很强的化学活性，能与碳、氢、氧、硫等元素反应，生成高熔点化合物，使得铅合金表面形成一层致密的氧化保护膜，增强合金耐腐蚀性能。铝可以防止熔融态钙合金中钙的损失。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术实施例1和对比例1获得的板栅材料126天腐蚀金相；
[0024]图2是本专利技术实施例1
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3获得的板栅材料进行板栅固化后的跌落试验的结果图；
[0025]图3是本专利技术实施例1
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3和对比例1
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3获得的板栅材料的循环伏安曲线图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都
属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1
[0028]一种铅酸蓄电池板栅材料的制备方法
[0029]按如下重量百分比准备纯度99.99％以上，粒度为50μm
‑
170μm的原料：其中Sn的质量含量为1.2％，Ca含量为0.06％，Al含量为0.015％，Yb含量为0.03％，余量为Pb；将燃气炉预热至550℃；将原料Pb、Sn、Ca、Al和Yb按重量百分比投料至燃气炉，以400r/min的转速搅拌20min，得到成分均匀的合金液；将成分均匀的合金液通过包括制芯、浇注(浇注温度：700℃，浇注时间20s，保温时间：200s)、震砂、锯浇冒口、试漏及热处理(温度300℃，时间30min)步骤的顶注式重力浇铸法进行样品浇铸，得到板栅材料。
[0030]实施例2
[0031]一种铅酸蓄电池板栅材料的制备方法
[0032]按如下重量百分比准备纯度99.99％以上，粒度为50μm...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池板栅材料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：余量为Pb。2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池板栅材料，其特征在于，Sn的重量百分比大于9倍Ca的重量百分比。3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池板栅材料，其特征在于，所述原料Sn、Ca、Al、Yb和Pb元素纯度均在99.99％以上。4.据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池板栅材料，其特征在于，所述原料Sn、Ca、Al、Yb和Pb的粒度为50μm
‑
170μm。5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池板栅材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将燃气炉预热至500
‑
600℃；步骤二、将原料Pb、Sn、Ca、A...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄镔，陈铁宝，杜恩生，楼勤宏，雷朝霞，
申请(专利权)人：华宇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：